膜吸收法脱除沼气中H_2S的实验研究

【摘要】：本文综述了国内外膜吸收法脱除酸性气体的研究现状、膜吸收法的原理和传质过程,并运用这些已有的理论知识作为此次研究的基础,开展膜吸收法沼气脱硫实验。首先,采用聚丙烯中空纤维膜接触器作为吸收器,考察各单因素对脱硫效率的影响,并分析其原因。结果表明:正流程、逆流方式的脱硫效果优于反流程、并流;液体流速小于0.3m/min时,竖直放置的脱硫效率比水平放置时略大,液体流速大于0.3m/min时,变化趋势则相反;NaOH、Na2CO3和MDEA溶液浓度相同时,NaOH溶液的脱硫效率最高;脱硫效率随液体流速的增大而升高,但均高于90%;脱硫效率随气体流速的增大而下降;脱硫效率随气体温度的升高而有所提高,考虑到能耗与膜的耐高温性,一般设定为25℃;脱硫效率随进气压力的增大而升高,为了避免过大气液压差,选取0.08MPa;在碱液条件下,膜吸收器的长期稳定性较差;在最佳条件下,脱硫效率达到99%以上。其次,正交实验得出吸收剂浓度0.2 mol/L、气体流速0.6m/min、液体流速0.59m/min为较优的膜吸收参数,此条件下脱硫效率最高可达99.94%,同时各因子对H2S脱除效率的影响程度的次序为:气体流速液体流速吸收剂浓度。最后,考察了各单因素对总传质系数的影响,并运用气态膜分离过程传质理论对总传质系数做了定性和定量分析。结果表明:当液体流速小于0.54m/min时,随着碱液流速的增大,总传质系数也不断提高,液体流速大于0.54m/min时,继续增大液体流速,总传质系数变化趋势变缓;随着气体流速、碱液浓度的增大,总传质系数不断增大,碱液浓度从0.02 mol/L提高至0.25 mol/L时,极大地提高了总传质系数;随着进气压力、温度的增大,总传质系数不断增大,所以压力和温度也是不可忽视的因素。综上所述,液体浓度和流速对总传质系数的影响与脱硫效率一致,而气体流速却相反。 【关键词】：膜接触器 NaOH 脱硫效率 总传质系数
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S216.4
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 文献综述8-27
• 1.1 研究的背景和意义8-9
• 1.2 国内外研究现状和水平9-26
• 1.2.1 常见的沼气脱硫方法和特点9-11
• 1.2.2 膜吸收法沼气脱硫方法和特点11-26
• 1.3 研究的目的和内容26-27
• 2 膜吸收法沼气脱硫实验研究27-40
• 2.1 实验材料27
• 2.2 实验装置和流程27-29
• 2.3 实验操作步骤29
• 2.4 实验数据处理29
• 2.5 实验结果与讨论29-38
• 2.5.1 气液流程方式对脱硫效率的影响29-30
• 2.5.2 膜组件放置方式对脱硫效率的影响30-31
• 2.5.3 气液流向对脱硫效率的影响31-32
• 2.5.4 吸收液的种类对脱硫效率的影响32-33
• 2.5.5 液体流速对脱硫效率的影响33-34
• 2.5.6 气体流速对脱硫效率的影响34-35
• 2.5.7 液体浓度对脱硫效率的影响35-36
• 2.5.8 气相压力对脱硫效率的影响36
• 2.5.9 温度对脱硫效率的影响36-37
• 2.5.10 膜组件的长期稳定性对脱硫效率的影响37-38
• 2.6 本章小结38-40
• 3 膜吸收法沼气脱硫的正交实验研究40-48
• 3.1 正交实验简介40-44
• 3.2 正交实验方案设计44-45
• 3.3 正交实验结果和分析45-46
• 3.4 验证实验46
• 3.5 本章小结46-48
• 4 膜吸收法沼气脱硫的传质分析48-54
• 4.1 总传质系数的计算方法48-49
• 4.2 各主要因素对总传质系数的影响49-53
• 4.2.1 液体流速对总传质系数的影响49
• 4.2.2 气体流速对总传质系数的影响49-50
• 4.2.3 液体浓度对总传质系数的影响50-51
• 4.2.4 气相压力对总传质系数的影响51-52
• 4.2.5 温度对总传质系数的影响52-53
• 4.3 本章小结53-54
• 5 结论与展望54-56
• 5.1 结论54-55
• 5.2 展望55-56
• 致谢56-57
• 参考文献57-63

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